tecnologie per il riscaldamento e climatizzazione …tecnologie per il riscaldamento e...
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Tecnologie per il riscaldamento e climatizzazione efficiente degli edifici e per
la produzione di acqua calda sanitaria
Massimo GallantiCESI RICERCA
Con la collaborazione di:
Federazione delle Associazioni Nazionalidell'Industria Meccanica Varia ed Affine
Federazione NazionaleImprese Elettrotecniche
ed Elettroniche
1
Consumi finali di energia anno 2005: ripartizione per impiego
Ripartizione dei consumi per impiego anno 2005 (riferiti ad energia primaria)
25%
18%
6%22%
8%
18%3%
Trasporti
Azionamenti elettrici (motori)
Iluminazione (incl. illum. pubblica)
Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civileAltri usi elettrici e termici settorecivileUsi termici in industria e agricoltura
Altri usi elettrici in industria eagricoltura
Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna
Note
• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili
• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 38,5%
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Consumi finali di energia anno 2005: ripartizione per impiego
Consumi per impiego anno 2005 (in energia primaria) [Mtep]
45
31
1139
15
325
Trasporti
Azionamenti elettrici(motori)Iluminazione (incl. illum.pubblica)Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civileAltri usi elettrici e termicisettore civileUsi termici in industria eagricolturaAltri usi elettrici inindustria e agricoltura
Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna
Note
• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili
• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 38,5%
Incide per circa il 60% (in energia primaria) sui consumi complessivi del settore civile
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Ripartizione dei consumi finali per fonte e impiego
• Condizionamento in forte crescita, sia nel residenziale, sia nelterziario (forte impatto sui consumi elettrici)
• Consumo per riscaldamento costante (fortemente dipendente dalle condizioni climatiche)
• Aumentano le esigenze di climatizzazione su “ciclo annuale”
Consumo termico [Mtep]
Consumo elettrico [TWh]
Residenziale 23 11,76
Terziario 8,4 24
TOTALE 31,4 35,76
Consumi in energia finale per riscaldamento raffrescamento e acqua calda sanitaria nel
settore civile (anno 2005)
Elaborazione CESI Ricerca su dati ENEA e Terna
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Il confort e l’efficienza energetica• Il mantenimento del comfort all’interno degli spazi occupati dalle
persone negli edifici è uno degli importanti traguardi raggiunti dal nostro livello di benessere; significa mantenere durante tutto l’anno dei livelli di temperatura, umidità relativa, rinnovo dell’aria ambiente, filtrazione e rimozione dei contaminanti dell’aria, livello di rumore, illuminazione, ecc che assicuri il benessere fisico e la salute delle persone.
• Il concetto di comfort non è più legato al solo riscaldamento o raffrescamento, ma viene assicurato da impianti che presidiano l’intero bisogno annuale
• Impiego di impianti innovativi a elevata efficienza energetica
l’evoluzione tecnologica negli ultimi anni ha reso disponibili sistemi impiantistici che da un lato migliorano sensibilmente il livello di comfort negli ambienti e dall’altro riducono i consumi energetici di valori estremamente interessanti
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Interventi per l’efficienza energetica della climatizzazione
Vetri a bassa dispersione (vetri doppi, selettivi, ombreggianti) R C
Pareti e coperture esterne ben isolate R C Serramenti esterni a tenuta da infiltrazioni R C Limitazione dei ponti termici R Schermature solari C
INVOLUCRO
Pareti ventilate R C
Uso del verde come schermatura solare, protezione vento R C
AMBIENTE Effetto schermatura solare e protezione vento da edifici circostanti R C
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Interventi per l’efficienza energetica della climatizzazione
Dimensionamento corretto della centrale termofrigorifera (caldaie, gruppi frigoriferi, pompe di calore)
R C
Componenti ad alta efficienza energetica R C Dimensionamento del sistema di distribuzione R C Modalità di regolazione R C Recupero sull’aria estratta R C Recupero tra ambienti a esigenze di climatizzazione contrapposte R C
Free-cooling C
IMPIANTO
Soluzioni impiantistiche e sorgenti termiche appropriate R C
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Parametri per la climatizzazione degli edifici• Caratteristiche geometriche dell’edificio (scambi termici
interno / esterno) • Caratteristiche termofisiche della struttura (scambi termici
interno / esterno) • Carichi interni (apporto gratuito in inverno, da smaltire in estate)• Centrale termofrigorifera (rendimento di produzione del caldo e del
freddo) • Sistema di distribuzione del caldo e del freddo
(rendimento delle linee aerauliche, rendimento degli emettitori)• Sistemi di ventilazione degli ambienti a recupero di
energia (esatto tasso di ricambio tramite sistemi di ventilazione meccanica)• Modalità di conduzione dell’impianto (orari di accensione,
temperature di set point degli ambienti) • Abitudini degli occupanti (apertura/chiusura infissi esterni, tempo di
presenza, attività svolte)
8
• Il tipo di edificio in cui l’impianto si inserisce (nuovo, da ristrutturale e in questo secondo caso, il livello di ristrutturazione)
• Disponibilità di spazi in cui collocare gli impianti tecnologici
• La tipologia e il livello di domanda che si deve soddisfare (prevalentemente estiva, prevalentemente invernale, ecc.)
• La gestione dell’impianto (centralizzata vs. autonoma – installazione in ogni singolo appartamento)
• La disponibilità di reti energetiche (gas naturale, rete elettrica)
• Valutazioni economiche (tempo di pay-back, livello di investimento)
Le tecnologie efficienti per la climatizzazione nel terziario: aspetti che condizionano la scelta
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Tecnologie per la produzione del caldo e del freddo
• Il mercato è in grado di offrire un’ampia varietà riguarda di tecnologie per la produzione di “caldo” e “freddo”. Come orientarsi tra queste?
Tipo di fonte energetica utilizzata (combustibili fossili, elettricità, energia solare, biomasse, geotermica)
Tecnologie per sola acqua calda sanitaria
Tecnologie orientate al (oppure esclusive per) riscaldamento
Tecnologie orientate al raffrescamento
Tecnologie per l’impiego integrato di riscaldamento/raffreascamento e produzione acqua calda sanitaria (sistemi progettati e ottimizzati per il ciclo annuale)
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Generatori di calore a
condensazione(sistema
autonomo e centralizzato)
Pompa di calore ad
assorbimento
(sistema centralizzato)
Chiller(sistema
centralizzato)
Gruppo ad assorbimento
(sistema centralizzato) Pompa di
calore a compressione
a gas(sistema
centralizzato)
Pompa di calore a
compressione elettrica(sistema
centralizzato)Condizionatori portatili/split
(sistema autonomo)
Scalda-acqua a gas
(sistema centralizzato e
autonomo)
Scalda-acqua elettrico(sistema
autonomo)
Raffrescamento RiscaldamentoAcqua calda
sanitaria
Caminetti e stufe a legna
(sistema autonomo e
centralizzato)
Sistemi a irraggiamento
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DRIVERS DI MERCATO PER GENERATORI DI VAPORE A CONDENSAZIONE
Sostituzioni≈ 80%
MERCATO RISCALDAMENTO
Nuovo≈ 20%
Caldaie a condensazione
Dispositivi di controllo e termoregolazioneDispositivi di controllo e termoreg.
PERCEZIONE DI SICUREZZA
ECONOMICITA’ (di prodotto, di servizio, etc) EFFICIENZA
INTEGRAZIONE CON INVOLUCRO EDILIZIO
REGOLAMENTAZIONI NAZIONALI E LOCALI
EFFICIENZA
FACILITA’ INSTALLATIVA e MANUTENTIVA
DR
IVER
SSO
LUZI
ON
I
Caldaie a condensazione
Integrazione con il solare termico
13
2% losses at chimney
1% losses due to radiation
3% not recovered latent heat 11% not recovered latent heat
8% losses at chimney
2% losses due to radiation
Th
eo
rica
len
erg
y o
f th
efu
el
11
1%
on
L.C
.P
90%on
L.C.P.
105%on
L.C.P.
8%recoveredlatent heat
Conventional Boiler Condensing Boiler
Con la condensazione parte del calore contenuto nei gas di scarico viene recuperato sotto forma di vapore acqueo, consentendo un migliore sfruttamento del combustibile e quindi il raggiungimento di rendimenti più alti
I prodotti della combustione, prima di essere espulsi all'esterno, attraversano uno speciale scambiatore all'interno del quale il vapore acqueo condensa, cedendo parte del calore latente di condensazione all'acqua del primario. In tal modo, i gas di scarico fuoriescono ad una temperatura di circa 60°C
VERSO SOLUZIONI PIU’ EFFICIENTI: LA CONDENSAZIONEVERSO SOLUZIONI PIU’ EFFICIENTI: LA CONDENSAZIONE
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PUNTI CHIAVE PER L’EFFICIENZA ENERGETICAPUNTI CHIAVE PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
Semplici e mirati interventi per ottenere risparmio energetico:
•utilizzo di sistemi di termoregolazione (esterni o integrati a bordo macchina) per stabilizzare la temperatura ambiente su valori dipendenti dalla temperatura esterna (Soluzione valida anche per generatori di calore convenzionali )
•utilizzo di impianti a bassa temperatura per ridurre le dispersioni per irraggiamento e le dispersioni per gas di scarico
•ripartizione dell'impianto a zone
•ottimizzazione della combustione ed efficienza dell’isolamento termico del corpo di caldaia
•possibilità di fornire l’intero sistema di riscaldamento
e di produzione di acqua calda sanitaria integrato
con le fonti rinnovabili sia per i sistemi autonomi
che per quelli centralizzati
Con risparmi dell’ordine del 30%
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Requisiti tecnici dei generatori d’aria calda a condensazione:
• Bruciatore modulante• Recupero termico del calore di condensazione, dei prodotti
della combustione, conseguendo un rendimento di combustione sino a 105-107 %
• Modulazione continua dal 100% al 30 % della potenza termica nominale
• Controllo PID della temperatura dell’aria di ventilazione (per prevenire la stratificazione dell’aria)
• Controllo della temperatura ambiente, con interazione sulla modulazione
• Ventilazione continua
LA CONDENSAZIONE: UNA TECNOLOGIA VINCENTE ANCHE LA CONDENSAZIONE: UNA TECNOLOGIA VINCENTE ANCHE PER I SISTEMI INDUSTRIALIPER I SISTEMI INDUSTRIALI
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Confronto tra un generatore a condensazione e un generatoretradizionale ON-Off in una applicazione tipica:
CASE STUDY: I GENERATORI D‘ARIA CALDA A CONDENSAZIONE
dati tecnici
tabella di confronto
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IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
Il riscaldamento per irraggiamento consiste nella trasmissione di
radiazioni infrarosse che:
•i propagano in tutte le direzioni
•i propagano naturalmente nel vuoto senza bisogno di energia supplementare
•on sono assorbite dall’aria
•ono assorbite dai corpi solidi che le trasformano immediatamente in energia termica
e superfici emittenti vengono appese al soffitto dell'ambiente da
scaldare
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… RISCALDARE SENZA MUOVERE ARIA, POLVERE, FUMI DI OGNI GENERE E SENZA ALCUN RUMORE
IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
20
… RISCALDARE CON ASSENZA DI GRADIENTE TERMICO E QUINDI CON BASSE DISPERSIONI DI CALORE
(riducendo così la stratificazione dell’aria ovvero il carico termico necessario a riscaldare l’intero ambiente, in particolare i pavimenti e le parti inferiori)
2010
6
4
2
0
10
8
30
Temperatura [°C]
Altez
za [
m]
Riscaldamento tradizionale
Riscaldamento ad irraggiamento
Pavimento
IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTEIL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
21
… RISCALDARE DOVE SERVE(solo le aree operative, non le intere superfici e con possibilità di programmare
temperature differenti per singola zona)
IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
22
IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
… RISCALDARE GRANDI LOCALI SENZA IMGOMBRARE IL SUOLO
(nessuna centrale termica)
23
Tutto ciò, unito ad una fase di progettazione dell’impianto calibrata sulla tipologia d’installazione, consente un’ottimizzazione dei consumi e pone i sistemi di riscaldamento ad irraggiamento come una tecnologia all’avanguardia nel raggiungimento del comfort climatico
IL SETTORE INDUSTRIALE: IL RISCALDAMENTO RADIANTE
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Il ciclo della natura
La legna: una risorsa rinnovabileperfettamente integrata nel ciclo della natura
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Il servizio di riscaldamentoEsistono diversi modelli per fornire il servizio di
riscaldamento:
1. La microgenerazione distribuita
2. La generazione centralizzata
3. La cogenerazione centralizzata
Ogni modello si presta a rispondere a esigenze differenti
1. Le abitazioni singole dalla prima periferia alle case isolate
2. Condomini, edifici di grandi dimensioni nei centri urbani
3. Piccoli agglomerati abitativi, quartieri di grandi città (sia calore che elettricità)
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- Bassa soglia economica di accesso- Rendimento dei generatori
-Maggiore del 75% a legna-Maggiore dell’85% a pellet
- Facile integrazione con altri sistemi- Bilancio neutro della CO2- Abbattimento polveri in atmosfera Vecchio Nuovo
caricamento combustibile automaticoaccensione automatica/remotaprogrammazione settimanalemodulazione automatica della potenzacontrollo automatico della combustione
IL Pellet
I vantaggi del miglioramento tecnologico
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Caminetti e stufe a legna: conclusioni
Occorre promuovere le tecnologie innovativeche bruciano correttamente la legna nel rispetto dell’ambiente riducendo le emissioni in atmosfera derivanti da:
• parco installato poco efficiente
• cattiva gestione di focolari (manutenzione, combustibile inadeguato ecc.)
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I sistemi di riscaldamento/raffrescamento a pompa di calore
• La pompa di calore è una tecnologia che estrae calore da una sorgente a bassa temperatura (es. aria esterna) per trasferirlo ad un ambiente a temperatura più alta (es. abitazione da scaldare):
Esempi di pompe di calore: frigorifero, condizionatore
• La pompa di calore è in grado di funzionare secondo un ciclo reversibile:
Per produrre “caldo” – Effetto utile: scaldare uno spazio che si trova a temperatura più alta rispetto all’ambiente circostantePer produrre “freddo” – Effetto utile: raffreddare uno spazio che si trova a temperatura più bassa rispetto all’ambiente circostante
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Come funziona la pompa di calore
3-4 kWh(calore)
POMPA di
CALORE
T1
T2
“Sorgente” di calore
(acqua, aria, terreno)
1 kWh(energia di alimentaz.
en. elettrica, gas)
2-3 kWh(calore gratuito prelevato dalla
sorgente)
2-3 kWh(calore)
POMPA di
CALORE
T1
T2
“Pozzo” caldo di dispersione del
calore(acqua, aria, terreno)
3-4 kWh(calore disperso
nel “pozzo”)
Pompa di calore per riscaldamento
Pompa di calore per raffrescamento
1 kWh(energia di alimentaz.
en. elettrica, gas)
Pozzo caldo
Sorgente
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Come funziona la pompa di calorePompa di calore geotermica
Sistemi a pozzi di captazione
Pompa di calore aria-acqua
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Sorgenti termiche per la climatizzazioneSORGENTI CARATTERISTICHE
− Disponibilità elevata − Praticità d’uso − Prestazioni energetiche variabili − Formazione di brina
ARIA
− Rumore e ingombro ventilatori esterni − Prestazioni costanti e migliori rispetto alla sorgente aria − Disponibilità variabile per tipo di fonte − Necessità di opere di prelievo e scarico − Problemi connessi alle caratteristiche chimico-fisiche
dell’acqua
ACQUA
− Vincoli normativi per prelievo e scarico − Buone prestazioni energetiche − Tecnologia poco diffusa − Elevati costi di realizzazione TERRENO
− Disponibilità limitata per necessità di ampie superfici
Non convenzionali
Convenzionale
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Il raffreddamento evaporativo
EFFICIENZA ENERGETICAIl raffreddamento evaporativo combina alta efficienza e bassi costi di gestione, poiché consente di ottenere basse temperature di raffreddamento con un consumo minimo di energia ed acqua. In molti processi, perché l’efficienza si mantenga elevata, è essenziale che le temperature dell’acqua di raffreddamento siano basse.
Il raffreddamento evaporativo è un mezzo efficiente ed economico per dissipare il calore negli impianti di condizionamento dell’aria e di refrigerazione e nei processi industriali. Esso si basa su un principio naturale secondo il quale l’evaporazione forzata di una minima quantità d’acqua provoca un abbassamento della temperatura della massa d’acqua principale (trasferimento di calore latente).Questo è il principio di funzionamento su cui si basano le torri di raffreddamento a circuito aperto o chiuso e i condensatori evaporativi per raffreddare o condensare fluidi e gas in un’ampia varietà di applicazioni.
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Tipologie di pompe di calore
• Pompe di calore a compressionePompe di calore azionate da motore elettrico
– Chiller– Sistemi a climatizzazione a ciclo annuale– Condizionatori portatili/split
Pompe di calore azionate da motore endotermico– Chiller– Sistemi a climatizzazione a ciclo annuale
• Pompe di calore ad assorbimento (alimentate a gas o a fluido caldi - es. cogenerazione, cascami termici, solare)
– Gruppi ad assorbimento– Pompe di calore ad assorbimento
• Tipo di distribuzioneAd espansione diretta (il fluido di lavoro scambia calore con aria dell’ambiente da raffreddare/riscaldare)Idronica (il fluido di lavoro scambia calore con acqua, che è usata per la distribuzione)
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I Chillers
Il Chiller è una macchina che funziona con un ciclo a compressione di vapore . Queste macchine raffreddano l'acqua che viene utilizzata per raffreddare e deumidificare l'aria. Sono utilizzati per impianti idronici di media e grande dimensione(terziario e commerciale). Necessitano di una corretta progettazione dell’impianto.
La potenzialità media varia dai 15 ai 300 kW ma ci sono macchine da 500- 1000 kW e oltre.
CERTIFICAZIONE EUROVENTQuesto marchio, riportato sul catalogo, garantisce agli specificatori, agli installatori ed agli utilizzatori che i prodotti messi in vendita sul mercato dall'azienda partecipante sono presentati in modo corretto.
Le specifiche del prodotto, la documentazione relativa e, nei casi previsti, la pubblicità espongono il marchio Eurovent con la dicitura "Questa azienda è associata al Programma di Certificazione Eurovent.
I prodotti sono elencati nel Directory dei prodotti certificati".I prodotti certificati sono elencati nella guida (chiamata ancheDirectory) Eurovent. Essi si fregiano del marchio di certificazione Eurovent
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Le pompe di calore a ciclo annuale: la tecnologia
Vengono classificate “Reversibili”perché possono funzionare sia in ciclo estivo che in ciclo invernale.
Con un unico impianto, garantiscono durante tutto l’anno i livelli di temperatura e umidità relativa desiderati, assicurando le migliori condizioni di comfort.Sono adatti per tutte le tipologie di edificio, ma in particolare per sistemi centralizzati, nel settore terziario e commerciale.
Una sola unità per riscaldamento e raffrescamento, per tipologie di impianti ad espansone diretta o idronici
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Come funziona la pompa di calore elettrica
IL PRINCIPO DELLA POMPA DI CALORE
COP > 1
IL CICLO A COMPRESSIONE DI
VAPORE
CONDENSATORE
Q2
EVAPORATORE
Q1
Compressore elettrico
LValvola diEspansione
42
I vantaggi delle pompe di calore elettriche
• Nelle pompe di calore il calore ambientale che proviene dall’acqua, dalla terra e dall'aria. Una quota significativa (dipendente dal COP della macchina) dell'energia termica necessaria per produrre il calore con le pompe di calore, è quindi presa dall'ambiente.
• I sistemi a pompa di calore elettrica con un COP di circa 2,1 hanno lo stesso consumo di energia primaria dei sistemi di riscaldamento convenzionali.
• Le efficienze stagionali delle pompe di calore possono oggi raggiungere COP 3; i sistemi più innovativi, in particolari condizioni ambientali, possono avere COP stagionali anche superiori (4 e oltre)
• Gli attuali di climatizzazione a ciclo annuale, alimentati a energia elettrica hanno buone efficienze e sono migliorativi rispetto alle soluzioni soluzioni convenzionali.
• Diversi paesi del centro-nord Europa hanno avviato da molti anni delle specifiche attività di ricerca e sviluppo nell’impiego delle pompe di calore per applicazioni energeticamente efficienti.
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Le difficoltà dei sistemi a pompa di calore elettrica a ciclo annuale
• Il tasso di diffusione di questi impianti è ancora basso a causa della scarsa preparazione culturale e tecnica degli attori della filiera (architetti – progettisti meccanici – installatori di impianti e clienti finali)
• Investimenti nella formazione degli attori e incentivi economici ne permetterebbero un più rapida diffusione
45
Condizionatori portatili/split
• Sistemi aria-aria (ad espansione diretta), con potenza fino a 12 kW
• Soluzione impiegata per servire un singolo ambiente o gruppi di ambienti (sistemi multi split). Sistemi autonomi
• Installati per uso di raffrescamento, possono contribuire anche al riscaldamento (se reversibili) degli ambienti
• Di facile installazione, non richiedono un retrofit dell’edificio
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Condizionatori portatili/split: il parco installato
924.887
142.424
1.352.070
207.954
1.928.122
162.479
1.255.280
111.540
1.610.000
175.000
1.883.700
187.250
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
2002 2003 2004 2005 2006 2007
Sell-out Italia
portatilifissi
andamento vendite Italia – Dati Gfk/CecedItalia
Parco installato al 2006: circa 9.000.000 pezzi tra split e portatili
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Un settore in forte espansione
Un mercato giovane, in rapida crescita
controllato e monitorato
Che ha visto continui progressi nel campo della
Sicurezza Ecocompatibilità
2 3 46
810
15 16
2023
25
0
5
10
15
20
25
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
RAC Penetration Rate (%)
Direttiva Etichettatura Energetica
Direttiva EUP
Portable AC
Fixed AC
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Occorre promuovere gli apparecchi in classe A con possibilità di doppia funzione caldo/freddo – pompa di calore.
Condizionatori classe A
Vendite 2007 - % Classe A
25,0
60,8
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
PORTABLE FIXED
Prodotti con funzione Pompa di Calore
I prodotti da promuovere
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Riduzione consumi energetici
Obiettivo: portare parco installato dei condizionatori portatili/split da EER medio da 2,4 attuale a 3,2
8.720
14.720
12.800
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
Consumi 2004 GWh Consumi 2016 senzaincentiviGWh
Consumi 2016 con incentiviGWh
GW
h
-13% consumi Fonte CECED Italia
51
Pompe di calore a compressione con motore endotermico a gas
30%
65%
Recupero del caloretramite scambiatore
Motorea gas
Calore dissipato per irraggiamento
5%
Gas 100%
Potenza recuperata dai compressori
Perdita di caloredissipato tramite
Il circuito diraffreddamento
Acqua calda per uso sanitarioESTATE
Pozzo caldo per circuito frigorifero
INVERNO
ciclo di funzionamento
CONDENSATORE
Q2
EVAPORATORE
Q1
Compressore azionato da motore a gas
LValvola diEspansione
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Pompe di calore a compressione con motore endotermico a gas
Sistema V.R.F . ad espansione direttaCon compressori trascinati da motori endotermici a gas
Potenze frigorifere da 22,4 a 71 kWPotenze termiche da 26 a 84 kW
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I vantaggi delle pompe di calore a compressione con motore endotermico
• Un’unica unità per riscaldamento e raffrescamento, per tipologie di impianti ad espansone diretta o idronici
• Ridottissimi consumi di energia elettrica• Efficienza
I valori in efficienza, calcolati sul potere calorifico inferiore, possono raggiungere valori fino a:
– 1,40 in modalità raffrescamento– 1,50 in modalità riscaldamento
Possibilità di recuperare calore per la produzione di acqua calda sanitaria, senza influenzare le prestazioni dell’unità
• Elevata affidabilitàGarantita da un’esperienza ormai ventennale dei leader di settore
• Ridotta manutenzione• Limitato impatto ambientale
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Alcuni esempi
Discoteca Baladì – FermoTipologia di impianto ad espansione direttaPOTENZA TOTALE 532 kW in freddo
637 kW in caldo
Hotel Ilissos – AteneTipologia di impianto ad acqua con recupero acqua sanitariaPOTENZA TOTALE 560 kW in freddo
670 kW in caldo
57
Sistemi ad assorbimento
(calore)POMPA
di CALORE
T1
T2
“Sorgente” di calore
(acqua, aria, terreno)
GRUPPO FRIGORI
FERO
T1
T2
“Pozzo” caldo di dispersione del
calore(acqua, aria, terreno)
Pompa di calore per riscaldamento
Gruppo frigorifero
Fiamma direttao fluido caldo (calore)
Fiamma diretta
Pozzo caldo
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Evaporatore
Valvola di Laminazione
Condensatore
Assorbimento
Assorbitore
Generatore
Pompa Soluz.
Macchine a lavoro chimico
POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOPOMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOAD ARIA, ACQUA O PER APPLICAZIONI GEOTERMICHEAD ARIA, ACQUA O PER APPLICAZIONI GEOTERMICHE
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Sistemi ad assorbimento: caratteristiche
• Come le pompe di calore a compressione, anche il ciclo ad assorbimento è reversibile: uno stesso sistema può funzionare per produzione di calore e per produzione di acqua refrigerata
• Tuttavia le caratteristiche tecnologiche dei cicli ad assorbimento fanno si che i prodotti presenti sul mercato sono ottimizzati per una delle due funzionalità, in particolare:
Cicli a bromuro di litio: funzionamento estivo (frigorifero)Cicli acqua-ammoniaca: funzionamento invernale (pompa di calore)
Entrambi in cicli, essendo reversibili, sono in grado di operareanche nell’altra funzionalità.
60
Sistemi ad assorbimento: vantaggi• Riduzione della domanda di energia elettrica (fino all’85%)
L’energia primaria utilizzata è il gas. L’energia elettrica viene impiegata esclusivamente per il funzionamento delle apparecchiature ausiliarie di controllo, di circolazione dei fluidi di lavoro (e per lo smaltimento del calore nei sistemi frigoriferi)
• Elevata affidabilità e ridotta manutenzioneIl limitato numero di parti meccaniche in movimento riduce i componenti soggetti ad usura
• SilenziositàLe apparecchiature sono estremamente silenziose e prive di vibrazioni
• Limitato impatto ambientaleIl tipo di combustibile utilizzato, il gas, riduce le emissioni di combustione nocivePossibilità di integrare con fonti rinnovabili
• Facilità di installazione in retrofit
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Pompe di calore a bromuro di litio• Un unico gruppo per il raffrescamento e il riscaldamento
L’acqua refrigerata è prodotta ad una temperatura di 7°C e quella calda a 55°C, valori perfettamente idonei alla climatizzazione degli ambienti sia in estate, sia in inverno.L’impianto così risulta più semplice e compattoImpianto adatto al’Integrazione con sistemi di cogenerazione e con solare termico
• EfficienzaI valori di efficienza, calcolati sul potere calorifico inferiore, possono raggiungere valori fino a
– 1,32 IN MODALITA’ RAFFRESCAMENTO– 0,92 IN MODALITA’ RISCALDAMENTO
• Limitato impatto ambientaleIl fluido di lavoro impiegato consta di una soluzione di bromuro di litio ed acqua, chimicamente stabile, non infiammabile, atossica, ecologicamente pulita e non dannosa per l’ozono
62
Pompe di calore a bromuro di litio: esempi di applicazione
Assorbitori a gas funzionanti in modalità pompa di calore per deumidificazione aria e riscaldamento acqua di vascaViene sfruttato anche il calore di condensazione (per scaldare l’acqua della vasca)2x105 kW frigoriferi
Impianto climatizzazione ufficiInstallazione presso una piscina
423 kW frigoriferi e 342 kWtermici COP: 1,13
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Pompe di calore a bromuro di litio: esempi di applicazione
Assorbitore (70 kW frigoriferi) alimentato ad acqua calda in impianto di pirolisi di rifiuti solidi
Impianto climatizzazione uffici
Impianto di solar cooling (collettori solari sottovuoto m² 124; assorbitore 35kW; località Riccione RN)
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Pompe di calore acqua - ammoniaca
• Riscaldamento e condizionamento a gas ad altissima efficienza con utilizzo di energie rinnovabili (fino al 35% di energia rinnovabile)
• Moduli con potenze termiche da 35 a 175 kW; potenze frigorifere da 16,9 a 84,5 kW
modelli ad ariaampi campi operativi di temperatura aria esterna: da -20°C a +45°Cprestazioni invernali particolarmente significative e superiori alle tecnologie convenzionalitemperatura acqua prodotta: fino a 70°C in inverno e alternativamente 3°C in estateper installazione esterna
GAHP-ARAria/Acqua
modelli geotermiciproduzione contemporanea di acqua calda e freddapossibilità di sonde geotermiche ridotte(-40% rispetto ai modelli elettrici)temperatura acqua prodotta: fino a 70°C lato caldo e -10°C lato freddo (banche ghiaccio)
GAHP-WAcqua/Acqua
65
Attività: Casa di cura Potenza frigorifera: 350 kWPotenza riscaldamento: 700 kW
Casa di Cura Villa Serena -Rovigo
Camera di Commercio - Padova
Attività: Pubblica AmministrazionePotenza frigorifera: 675 kWPotenza termica: 845 kWPost-riscaldamento: 140 kW
POMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOPOMPE DI CALORE AD ASSORBIMENTOAD ARIAAD ARIA
67
Stima parco italiano prodotti riscaldamento acqua
Vita media di 10 anni
85% sostituzione15% nuovo
Prodotti dedicatiall’acquasanitaria
ABITAZIONI
11.700
PARCO PRODOTTI PER RISCALDAMENTO ACQUA
11.000ElettricoAccumulo
2.700GasIstantaneo
700Gas Accumulo
140Solare
14.540TOTProdotti
combinati con riscaldamento 15.400
Assente
TOTALE800
27.900
L’acqua calda è un bisogno dibase, che viene soddisfatto con
prodotti economicamenteaccessibili.
‘0002004
‘0002004
68
Soluzioneper il miglioramento dell’efficienza energetica
Sostituzioni85%
MERCATO SCALDACQUA
Nuovo15%
Prodotti innovativi semplici da installare:Scaldabagni elettrici ad alta efficienza energetica
Nuovo o ristrutturazione “pesante”
Scaldabagni elettrici ad alta efficienza energeticaSolare termicoApparecchi combinati Caldo più igienico sanitario
69
Nuova generazione di scaldabagni elettrici ad alta efficienza
- Intervento sul miglioramento delle componenti funzionali :
Risparmi raggiungibili fino al 15%
Riduzione dispersioni grazie a nuovi isolantiIncremento contenuto energetico
- Introduzione della gestione elettronica
Ottimizzazione temperature e quantità di acqua calda stoccata in funzione dei profili di utenza ed attraverso logiche di autoapprendimento
Saving
rispetto ad un modello std.
time
T
Prelievo1 Prelievo2 Prelievo3 Prelievo4 Prelievo5Prelievo6
70
Solare termico
Risparmi raggiungibili del 50%
e oltre
- Copertura dei requisiti di legge per il fabbisogno di acqua calda sanitaria (nuovi edifici: almeno 50% acqs. prodotta da fonti rinnovabili)
Tecnologia disponibile
Sistemi a circolazione forzatacon collettori a tubi sottovuoto e piani Scaldacqua solari
per sistemi acircolazione naturale
71
Logica della sostituzione per il parco installato, conseguendo l’obiettivo Europeo
del 20% al 2020
Le soluzioni individuate consentono:un minor impatto impiantistico
sono praticabili rapidamente e massivamente
Si ottengono risultati sicuri e facilmente realizzabili.
Soluzioni applicabili quando altre più efficienti sono di difficile e onerosa applicazione nelle abitazioni esistenti